(57)【要約】  アクチュエータシステム（ＡＳ）は、対象物（ＯＪ）を位置決めするように構成され、アクチュエータシステムは、アクチュエータ接触面（ＡＣＳ）を含むピエゾアクチュエータ（ＰＡ）を含む。ピエゾアクチュエータは、アクチュエータ接触面を介して対象物に力（Ｆ）を及ぼすように構成される。アクチュエータシステムは、アクチュエータ接触面の位置を測定するように構成された光学位置センサ（ＯＰＳ）を更に含む。ピエゾアクチュエータは、透明なピエゾ材料を含む。光学位置センサは、アクチュエータ接触面に向けて光ビーム（ＯＢ）を透明なピエゾ材料に透過させるように構成される。透明なピエゾ材料は、ＬｉＮＢＯ３であってもよい。光学位置センサは、干渉計を形成してもよい。【選択図】図２
2019510256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を位置決めするように構成されたアクチュエータシステムであって、前記アクチュエータシステムが、
アクチュエータ接触面を含むピエゾアクチュエータであって、前記ピエゾアクチュエータが、前記アクチュエータ接触面を介して前記対象物に力を及ぼすように構成される、前記ピエゾアクチュエータと、
前記アクチュエータ接触面の位置を測定するように構成された光学位置センサであって、前記ピエゾアクチュエータが透明なピエゾ材料を含み、かつ前記光学位置センサが、前記アクチュエータ接触面に向けて光ビームを前記透明なピエゾ材料に透過させるように構成される、前記光学位置センサと
を含む、アクチュエータシステム。
【請求項２】
前記透明なピエゾ材料がＬｉＮＢＯ３である、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項３】
前記透明なピエゾ電気材料を通る前記光学ビームの透過方向が、前記ピエゾアクチュエータの作動方向に対応する、請求項１または２に記載のアクチュエータシステム。
【請求項４】
前記光学位置センサが、測定ビームおよび基準ビームを提供するように配設された干渉計を含み、前記光学ビームが前記測定ビームを含む、請求項１または２に記載のアクチュエータシステム。
【請求項５】
前記透明なピエゾ材料が、第一ピエゾ電気材料面から第二ピエゾ電気材料面に前記ピエゾアクチュエータの作動方向に延び、
前記光学位置センサが、前記第一ピエゾ電気材料面で前記基準ビームを反射するように構成され、かつ
前記光学位置センサが、前記第一ピエゾ電気材料面から前記透明なピエゾ材料を通して前記第二ピエゾ電気材料面に前記測定ビームを伝播するように構成され、かつ
前記光学位置センサが、前記第二ピエゾ電気材料面において前記測定ビームを反射して前記第一ピエゾ電気材料面に戻すように構成される、
請求項４に記載のアクチュエータシステム。
【請求項６】
ビームスプリッタを含み、前記透明なピエゾ材料が、第一ピエゾ電気材料面から第二ピエゾ電気材料面に前記ピエゾアクチュエータの作動方向に延び、
前記第一ピエゾ電気材料面が、前記ビームスプリッタに面するように配設され、
前記光学位置センサが、前記ビームスプリッタから前記第一ピエゾ電気材料面を介して前記測定ビームを前記透明なピエゾ材料に透過させて前記第二ピエゾ電気材料面において前記測定ビームを反射するように構成される、
請求項４に記載のアクチュエータシステム。
【請求項７】
前記透明なピエゾ材料が、第一ピエゾ電気材料面から第二ピエゾ電気材料面に前記ピエゾアクチュエータの作動方向に延び、
前記第一ピエゾ電気材料面と前記第二ピエゾ電気材料面とが互いに対して所定の角度で配向され、かつ各々は、前記測定ビームが前記透明なピエゾ材料中を伝播する間に前記測定ビームを反射するように配設される、
請求項４に記載のアクチュエータシステム。
【請求項８】
前記第二ピエゾ電気材料面が前記アクチュエータ接触面を含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項９】
前記透明なピエゾ電気材料を含む第二ピエゾアクチュエータを更に含み、前記基準ビームが、前記第二ピエゾアクチュエータの前記透明なピエゾ電気材料を通って延び、前記第二ピエゾアクチュエータが、前記基準ビームを変調するように構成された変調器に含まれる、請求項４〜８のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
前記ピエゾアクチュエータが剪断ピエゾを含み、かつ前記光学位置センサがエンコーダ格子を含み、
前記光学位置センサが、前記エンコーダ格子へと前記光ビームを前記ピエゾアクチュエータに透過させるように構成される、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１１】
前記ピエゾアクチュエータが、第一作動方向に剪断運動を与えるように構成された第一剪断ピエゾアクチュエータと、前記第一作動方向とは異なる第二作動方向に剪断運動を与えるように構成された第二剪断ピエゾアクチュエータとを含み、
前記第一作動方向および前記第二作動方向が作動平面を画定し、
前記第一ピエゾアクチュエータおよび前記第二剪断ピエゾアクチュエータが各々、前記透明なピエゾ材料を含み、
前記光学位置センサが、前記光ビームを前記第一ピエゾアクチュエータおよび前記第二剪断ピエゾアクチュエータに透過させるように構成され、
前記エンコーダ格子が、前記作動平面に平行に延びる２次元格子を含む、
請求項１０に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１２】
前記光学位置センサが、前記第一作動方向と、前記第二作動方向と、前記作動平面に直交する方向とにおける前記アクチュエータ接触面の位置を測定するように構成される、請求項１０または１１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１３】
前記ピエゾアクチュエータに作用する力を測定する測定回路を更に含み、前記測定回路が、
電流入力に流れ込む電流を積分するように構成された、前記電流入力を有する積分回路と、
前記電流入力に接続される前記ピエゾアクチュエータの一方の電気端子および基準信号に接続される前記ピエゾアクチュエータの他方の電気端子を含む、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアクチュエータシステムを含むリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータシステムが、パターニングデバイスプッシャ、パターニングデバイスシフタ、ｅピン、およびリソグラフィ装置の光学素子の位置制御アクチュエータの少なくとも１つに含まれる、請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年２月２５日に出願された欧州特許出願公開第１６１５７３９７７号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、アクチュエータシステムと、かかるアクチュエータシステムを含むリソグラフィ装置とに関する。
【０００３】
リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そのような場合、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用してもよい。回路パターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つのダイの一部またはいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像により行われる。概して、単一の基板は、連続的にパターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分にパターン全体を１回で露光することにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、照射ビームによりパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンすると同時に基板をこの方向に平行または反平行に同期してスキャンすることにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることによりパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００４】
リソグラフィ装置では、対象物の正確かつ高速な位置決めが望ましい他の用途と同様に、ピエゾアクチュエータを使用してもよい。ピエゾアクチュエータは、ピエゾ電気効果に依存し、このピエゾ電気効果により、ピエゾアクチュエータのピエゾ電気材料に印加された電圧がピエゾ電気材料の変形をもたらす。ピエゾアクチュエータは、例えば、対象物を位置決めするために適用されてもよい。多くのピエゾ電気材料が知られている。ピエゾ電気材料は、剛性であり、高い分解能を有し、かつ高速応答をもたらすなどの、好ましい特性を呈するが、材料はまた、あまり好ましくない特性を呈することもある。例えば、印加電圧とピエゾアクチュエータの変形度との関係が、例えばヒステリシスまたは他の影響の結果として、不正確であることがある。対象物の位置を測定するために、位置センサが適用されてもよい。位置センサは、例えば、干渉計またはエンコーダにより形成されてもよい。一方では、このことは、アクチュエータ毎に別個の位置センサを追加する必要があるので、複雑なシステムをもたらす。他方では、位置センサが対象物の別の部分の位置を測定する間にアクチュエータが対象物の一部に力を及ぼし、したがって、各々が対象物の異なる部分に関係するので、共振モードなどの、対象物の変形が、対象物位置の位置決め誤差をもたらすことがある。
【発明の概要】
【０００５】
改良されたピエゾ電気アクチュエータを提供することが望ましい。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、対象物を位置決めするように構成されたアクチュエータシステムであって、アクチュエータシステムが、
アクチュエータ接触面を含むピエゾアクチュエータであって、ピエゾアクチュエータがアクチュエータ接触面を介して対象物に力を及ぼすように構成される、ピエゾアクチュエータと、
アクチュエータ接触面の位置を測定するように構成された光学位置センサであって、
ピエゾアクチュエータが透明なピエゾ電気材料を含み、かつ
光学位置センサが、アクチュエータ接触面に向けて光ビームを透明なピエゾ電気材料に透過させるように構成される、光学位置センサを含む、
アクチュエータシステムが提供される。
【０００７】
本発明の別の実施形態では、本発明によるアクチュエータシステムを含むリソグラフィ投影装置が提供される。
【０００８】
ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら、本発明の実施形態を、単に例示として、説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態が提供され得るリソグラフィ装置を描いた図である。
【図２】本発明の実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図３】本発明の別の実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図５】本発明の更なる実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図６Ａ】本発明のなお更なる実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図６Ｂ】本発明のなお更なる実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図６Ｃ】本発明のなお更なる実施形態によるアクチュエータシステムを描いた図である。
【図７】本発明の実施形態による検知回路を描いた回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に描いている。装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射または他の任意の好適な放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続されたマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを含む。リソグラフィ装置はまた、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」を含む。装置は、放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）にパターニングデバイスＭＡにより投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを更に含む。
【００１１】
照明システムＩＬは、放射の誘導、整形、または制御のための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型または他のタイプの光学コンポーネント、またはこれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含み得る。
【００１２】
マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持する、すなわちパターニングデバイスＭＡの重量を支える。マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じた様式でパターニングデバイスＭＡを保持する。マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを保持するために、機械式、真空式、静電式または他のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定され得るまたは移動可能であり得る、フレームまたはテーブルであってもよい。マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが、例えば投影システムＰＳに対して、所望の位置にあることを確実にしてもよい。本明細書での「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。
【００１３】
本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成する目的で放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合に、放射ビームに付与されるパターンが基板のターゲット部分Ｃにおける所望のパターンに厳密には対応しない場合があることを留意すべきである。通例、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分Ｃに生成される集積回路のなどのデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００１４】
パターニングデバイスＭＡは、透過型または反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であるとともに、バイナリ、交互位相シフト、および減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリクス配列が用いられ、小型ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００１５】
本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適したもの、または液浸液の使用もしくは真空の使用などのその他の要因に適したものとして、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型光学システム、またはこれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。
【００１６】
ここで描かれているように、装置は、透過型（例えば、透過型マスクを用いる）である。代替的に、装置は、反射型（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを用いるか、または反射マスクを用いる）であってもよい。
【００１７】
本明細書で使用される「放射ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７もしくは１２６ｎｍまたはそれらの近辺の波長を有する）および極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの、粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。
【００１８】
リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルもしくは「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルもしくは「マスクサポート」）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルまたはサポートを並行して使用してもよく、あるいは、１つもしくは複数の他のテーブルまたはサポートを露光のために使用している間に、１つもしくは複数のテーブルまたはサポートに対して予備ステップを実行してもよい。
【００１９】
リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板との間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板の少なくとも一部分が覆われ得るタイプであってもよい。液浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間に、例えば、マスクと投影システムとの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、むしろ露光中に投影システムと基板との間に液体が位置することを意味するに過ぎない。
【００２０】
図１を参照すると、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合には、放射源ＳＯとリソグラフィ装置とが別体であってもよい。そのような場合に、放射源ＳＯはリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、および放射ビームは、例えば、好適な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯから照明システムＩＬに渡される。他の場合では、放射源ＳＯは、例えば放射源ＳＯが水銀ランプである場合、リソグラフィ装置の一体部であってもよい。必要であればビームデリバリシステムＢＤと共に、放射源ＳＯおよび照明システムＩＬは、放射システムと呼ばれることがある。
【００２１】
照明システムＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含み得る。通例では、照明システムＩＬの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ外側およびσ内側と呼ばれる）を調節することができる。加えて、照明システムＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの、他の種々のコンポーネントを含み得る。照明システムＩＬは、ビーム断面における所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームを調節するために使用されてもよい。
【００２２】
放射ビームＢは、マスク支持構造ＭＴ上に保持される、パターニングデバイスＭＡに入射して、パターニングデバイスＭＡによりパターンが付与される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後に、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは基板Ｗのターゲット部分Ｃにビームの焦点を合わせる。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダまたは静電容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば、異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動させることができる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に描かれていない）は、例えば、マスクライブラリの機械検索後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。概して、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二ポジショナＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスク支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。図示の基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は専用のターゲット部分を占めるが、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２はターゲット部分Ｃ間の空間に位置してもよい。このような専用のターゲット部分はスクライブラインアライメントマークとして知られている。同様に、２つ以上のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２がダイの間に位置してもよい。
【００２３】
描かれている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップモードでは、マスク支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に維持され、その一方で、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光させることができるようにＸ方向および／またはＹ方向にずらされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードでは、マスク支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期してスキャンされ、その一方で、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。マスク支持構造ＭＴに対する基板テーブルの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性および像反転特性により決定されてもよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより単一動的露光でのターゲット部分Ｃの（非スキャン方向における）幅が制限され、それに対して、スキャン動作の長さによりターゲット部分Ｃの（スキャン方向における）高さが決定される。
３．別のモードでは、マスク支持構造ＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、かつ放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、通例はパルス放射源が用いられ、かつプログラマブルパターニングデバイスが基板テーブルＷＴの毎回の移動後にまたはスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイなどの、プログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００２４】
上で説明した使用モードの組み合わせおよび／もしくは変形、または全く異なる使用モードも用いることができる。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態によるアクチュエータシステムＡＳの概略図を描いている。アクチュエータシステムＡＳは、対象物ＯＪを位置決めするために対象物ＯＪに接続される。アクチュエータシステムＡＳは、ピエゾアクチュエータＰＡ、すなわち、ピエゾ電気アクチュエータを含む。ピエゾアクチュエータＰＡのアクチュエータ接触面ＡＣＳは、対象物ＯＪに接触する。ピエゾアクチュエータＰＡの別の側は、固定構造ＳＷなどの、基準に接続される。結果として、ピエゾアクチュエータＰＡに駆動電圧を印加すると、ピエゾ電気効果によりピエゾアクチュエータＰＡが変形し、それゆえ、対象物ＯＪに力Ｆが及ぼされる。対象物ＯＪに及ぼされる力Ｆは、対象物ＯＪの変形および／または位置決めをもたらす可能性がある。ピエゾアクチュエータＰＡは、透明なピエゾ材料、すなわち、透明なピエゾ電気材料を含む。アクチュエータシステムＡＳは、光学位置センサＯＰＳを更に含む。本例では、光学位置センサＯＰＳは、干渉計により形成される。種々のタイプの干渉計およびエンコーダの、他の例が後に続く。概して、光ビームＯＢの光学パラメータ（干渉、エンコーダ格子との相互作用、変位など）は、アクチュエータ接触面ＡＣＳの位置に関する情報を導出するために光学位置センサＯＰＳにより適用される。光学位置センサＯＰＳは、光ビームＯＢをピエゾアクチュエータＰＡの透明なピエゾ材料に向けて導く。よって、光ビームＯＢは、透明なピエゾ材料中を伝播する。透明なピエゾ材料は、低ヒステリシスという追加の利点を有する、例えば、ニオブ酸リチウム、ＬｉＮＢＯ３であってもよい。
【００２６】
光学位置センサＯＰＳが透明なピエゾ材料を通して光ビームＯＢを導く結果として、小型である、アクチュエータとセンサとの組み合わせが提供されてもよい。更に、アクチュエータとセンサの組み合わせは、光ビームＯＢがアクチュエータ接触面ＡＣＳと即座に相互作用し、それにより、アクチュエータシステムＡＳのピエゾ電気材料の変形を直接測定することが可能になるので、正確であり得る。透明度は、光学位置センサＯＰＳにより使用される光波長、すなわち光ビームＯＢの波長に対する透明度として理解されるべきである。透明度は完全または部分的なものであってもよく、例えば、透明度は少なくとも５０％であってもよい。
【００２７】
図２に描かれている実施形態を参照すると、光学位置センサＯＰＳは、測定ビームＭＢおよび基準ビームＲＢをピエゾアクチュエータＰＡに導く干渉計を含む。測定ビームＭＢは、ピエゾアクチュエータＰＡの透明なピエゾ材料中を伝播する光ビームＯＢの一部である。基準ビームＲＢは、透明なピエゾ材料中を伝播しない光ビームＯＢの一部である。よって、透明なピエゾ材料の変形は、透明なピエゾ材料中を伝播する測定ビームＭＢの光路長を変化させる。よって、干渉計は、基準ビームＲＢと測定ビームＭＢとの干渉を検出してもよい。図２に描かれている実施形態では、光ビームＯＢは、ピエゾ電気材料の第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳに入射する。第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳは、ピエゾアクチュエータＰＡのアクチュエータ接触面ＡＣＳから離れる方向に面する。光ビームＯＢの一部は、第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳで反射し、それにより基準ビームＲＢを形成する。光ビームＯＢの別の部分は、透明なピエゾ材料に伝播し、第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳで反射し、そして同じ光路に沿って戻るように伝播する。第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳは、アクチュエータ接触面ＡＣＳを含み得る。測定ビームＭＢと基準ビームＲＢとの干渉は、光学位置センサＯＰＳの光検出器により検出される。よって、図２を参照して説明した構成は、フィゾー型構成の干渉計を形成してもよい。基準ビームＲＢと測定ビームＭＢとを分離するためにサーキュレータを使用して、光ファイバは、基準ビームＲＢおよび測定ビームＭＢを検出器に誘導してもよい。
【００２８】
図３は、マイケルソン型干渉計構成が使用される別の実施形態を描いている。図２を参照して説明した実施形態とは異なり、ビームスプリッタＢＳＰは、第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳに設けられる。ビームスプリッタＢＳＰは、光学ビームＯＢを基準ビームＲＢと測定ビームＭＢとに分割する。測定ビームＭＢは、ピエゾアクチュエータＰＡの透明なピエゾ材料中を伝播し、第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳにおいて反射し、そして同じ経路に沿って戻る。第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳは、アクチュエータ接触面ＡＣＳを含み得る。基準ビームＲＢは、第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳに直交する基準ミラーＲＭにおいて反射する。第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳは、基準経路ＲＥＦ内に基準ミラーを形成する。反射した測定ビームＭＢおよび反射した基準ビームＲＢは、干渉が検出される、光学位置センサＯＰＳの検出器へと伝播する。
【００２９】
図４は同様に、マイケルソン型干渉計の構成を描いている。図３を参照して説明した構成に加えて、図４による構成はまた、干渉計の基準経路ＲＥＦ内に透明なピエゾ材料を適用している。基準経路ＲＥＦの基準ミラーＲＭは、更なるピエゾアクチュエータＦＰＡの更なる透明なピエゾ材料の端部に接続される。それにより、基準経路ＲＥＦにおける更なるピエゾアクチュエータＦＰを相応に駆動することにより基準経路ＲＥＦの光路長を変調してもよい。よって、好適な変調周波数を使用して、干渉計による検出をより高い周波数帯域にシフトさせ、ひいては、低周波ノイズおよび外乱に対する感度を低下させてもよい。
【００３０】
図５は、マッハツェンダー型干渉計構成が使用される別の実施形態を描いている。図２および図３を参照して説明した実施形態とは異なり、ピエゾ電気材料は、互いに対して所定の角度で配向される、第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳから第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳに延びる。例えば、角度は、測定ビームＭＢおよび基準ビームＲＢの互いに対する干渉を許容するように測定ビームＭＢを導くために、９０°かまたは他の任意の好適な値である。第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳおよび第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳは、干渉計の測定ビームＭＢを反射するミラーとして機能する。測定ビームＭＢは、第一ピエゾ電気材料面ＦＡＳにより４５度の入射角で反射される。第二ピエゾ電気材料面ＳＡＳは、その後、測定ビームＭＢを４５度の角度で反射する。測定ビームＭＢは、入射ビームに対して合計で９０度の角度で反射される。測定ビームＭＢは透明なピエゾ材料中を伝播し、その一方で、基準ビームＲＢは、ピエゾアクチュエータＰＡの透明なピエゾ材料の外部の基準経路を進む。
【００３１】
上記の構成は、光学位置センサＯＰＳが干渉計を含む例を提供する。例えばエンコーダを使用する、他の構成も可能である。よって、図６Ａおよび図６Ｂは、位置決めすべき対象物ＯＪがピエゾアクチュエータＰＡにより静止基準に接続される実施形態を描いている。ピエゾアクチュエータＰＡは、透明なピエゾ材料を含む。回折格子などの、エンコーダ格子ＥＧは、ピエゾアクチュエータＰＡと位置決めすべき対象物ＯＪとの間に設けられる。本例において、ピエゾアクチュエータＰＡは剪断ピエゾを形成する、すなわち、ピエゾアクチュエータＰＡは、作動させたときに、（図面の平面に見られる）対象物ＯＪを作動方向ＤＯＡに沿って左から右にまたはその逆に移動させる剪断変形をもたらす。ピエゾアクチュエータＰＡの剪断効果によって、対象物ＯＪに面するピエゾアクチュエータＰＡの側に設けられるエンコーダ格子ＥＧも同様に移動する。（エンコーダヘッドＥＨに関する）エンコーダ格子ＥＧの移動は、エンコーダ構成により検出されてもよく、エンコーダビームＥＣＢは、エンコーダ格子ＥＧに直交する、すなわち対象物ＯＪの移動方向に直交する方向に透明なピエゾ材料に透過される。したがって、アクチュエータ接触面ＡＣＳとエンコーダ格子ＥＧとが高密度に集積されるので、（エンコーダ格子ＥＧにおける）アクチュエータ接触面ＡＣＳの移動を正確に測定することができる。エンコーダは、例えば、０次回折、−または＋１次回折などを検出してもよい。
【００３２】
２方向に作用する剪断ピエゾが形成されてもよい。それに加えて、ピエゾアクチュエータＰＡ（図６Ｃに描かれているアクチュエータなど）は、第一作動方向ＦＤＡに剪断運動を与える第一剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡと、第二作動方向ＳＤＡに剪断運動を与える第二剪断ピエゾアクチュエータＳＰＡとを含み得る。第一作動方向ＦＤＡおよび第二作動方向ＳＤＡは、互いに異なり、例えば互いに略直交し、かつ作動平面ＰＯＡ（図６Ａおよび図６Ｂではエンコーダ格子ＥＧに略平行に延びる）を画定する。図６Ｃを参照すると、第一剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡおよび第二剪断ピエゾアクチュエータＳＰＡは、例えば、作動平面ＰＯＡ内に延びかつ互いに重ねて配置された２つのピエゾ層を形成してもよい。第一剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡおよび第二剪断ピエゾアクチュエータＳＰＡは、透明なピエゾ材料を含む。光学位置センサＯＰＳは、（積層された）第一剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡおよび第二剪断ピエゾアクチュエータＳＰＡにエンコーダビームＥＣＢを透過させる。２次元位置の検知を提供するために、図６Ｃに描かれているエンコーダ格子ＥＧは、作動平面ＰＯＡに平行に延びる２次元格子を形成する。よって、コンパクトな２次元の位置決めが提供されてもよい。
【００３３】
３次元アクチュエータは、以下のように設けられてもよい。光学位置センサＯＰＳは、図２〜図５を参照して説明した干渉計などの、干渉計を更に含み得る。干渉計ビーム（例えば、干渉計の測定ビームＭＢ）は、エンコーダ格子ＥＧに直交する方向に向けられて、例えばエンコーダ格子ＥＧにおいて反射し、それにより、それぞれ、アクチュエータ接触面ＡＣＳと、エンコーダ格子ＥＧと、作動平面ＰＯＡとに直交する方向とにおけるアクチュエータ接触面ＡＣＳの位置を測定する。エンコーダヘッドＥＨはまた、干渉計のセンサを収容してもよい。したがって、この実施形態では、光学位置センサＯＰＳは、干渉計とエンコーダの両方を含む。アクチュエータシステムＡＳは、２つの剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡ、ＳＰＡおよびピエゾアクチュエータＰＡの積層により形成されてもよい。２つの剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡおよびＳＰＡは、互いに直交する方向に作用するとともに、エンコーダ格子ＥＧの平面に平行に作用する。ピエゾアクチュエータＰＡは、エンコーダ格子ＥＧの平面に直交する、すなわち剪断ピエゾアクチュエータＦＰＡ、ＳＰＡの作動平面ＰＯＡに直交する方向に作用する。よって、統合された３次元位置測定を伴うコンパクトな３次元アクチュエータが提供されてもよい。
【００３４】
図７は、ピエゾアクチュエータＰＡに作用する機械的な力を検知するために使用され得る回路の電気回路図を描いている。力を検知する既存の検知回路は、ピエゾ材料のヒステリシスに依存する。しかしながら、本発明の概念に適用される透明なピエゾ材料はヒステリシスがないかまたは少量のヒステリシスしか呈さないので、透明なピエゾ材料に印加される力を検知する別の手段が、以下のように考案されている。
【００３５】
電流入力を有する積分回路、すなわち入力電流を積分する回路は、アンプの出力とアンプの反転入力との間に接続されたフィードバックコンデンサＣｓとアンプＡｏＬとにより形成される。アンプの非反転入力が接地に接続されて、反転入力が接地電圧または接地電圧付近の電圧レベルに維持されるようにする。ピエゾアクチュエータの一方の端子ＰＡＴは、アンプの反転入力、すなわち電流入力に接続される。ピエゾアクチュエータＰＡの他方の端子ＰＡＴは、第一基準ＲＥＦ１に接続される。ピエゾ電気材料に印加される電気力は、実際には逆方向の、すなわち機械から電気への方向のピエゾ電気効果に起因して、ピエゾ電気素子にかかる電圧ｕｆに変換される。電圧ｕｆは、ピエゾ素子のピエゾアクチュエータキャパシタンスＣｐと積分アンプとにより形成された反転電圧増幅回路により増幅される。よって、ピエゾ材料に印加される交番力が出力され得る。ピエゾ電気アクチュエータに印加される作動信号は同様に、ｕｕｓでの出力をもたらし、それゆえ、力信号とは区別することができない。それに加えて、以下の追加の回路が考案されている。更なるコンデンサＣｒが、アンプＡＯＬにより形成された積分器の入力への一方の端子に接続される。更なるコンデンサの他方の端子が、例えば反転アンプＩＡを使用して、ピエゾアクチュエータＰＡに印加される信号の反転に接続される。更なるコンデンサのキャパシタンス値とピエゾアクチュエータのキャパシタンス値とが同じである場合に、反転アンプは−１の利得を有することができる。その結果、アクチュエータ駆動信号およびその逆信号による互いに逆向きの電流が、積分器の入力において実質的に互いに打ち消し合い、出力信号ｕｓｓが力信号のみにより形成されるようにする。実際には、更なるキャパシタ値は、例えば係数Ｎだけ、ピエゾキャパシタンスよりも大きな値に選択されてもよく、このことは、反転アンプの増幅係数を係数−Ｎで与えることにより考慮されてもよい。
【００３６】
本文書で説明したアクチュエータシステムＡＳは、リソグラフィ装置に適用されてもよい。例えば、アクチュエータシステムＡＳは、パターニングデバイスを押圧するプッシャ（「レチクルプッシャ」とも呼ばれる）に適用されてもよい。プッシャは、パターニングデバイスＭＡを保持するマスク支持構造ＭＴの加速時のパターニングデバイスＭＡの変形に少なくとも部分的に対抗するようにパターニングデバイスＭＡに力を及ぼす。本明細書で提示した構成により、高精度の作動を可能にする一方で移動マスク支持構造ＭＴに比較的軽い重量を加えるコンパクトで軽量の構造が提供されてもよい。別の実施形態では、アクチュエータシステムＡＳは、基板ステージ（すなわち、ウェーハテーブルＷＴ）上に設けられたピンに適用されてもよく、このピンは基板Ｗを搬送する。ピンは、「ｅピン」または「取り出しピン」と呼ばれることがある。基板Ｗが装填されるかまたは装填されないときに、ピンは上方に延び、グリッパが基板Ｗを搬送することを可能にする。基板Ｗを保持するときに、ピンは下方に移動してもよい。レチクルプッシャと同様に、本文書に提示した構成により、高精度の作動を可能にする一方で移動基板テーブルＷＴに比較的軽い重量を加えるコンパクトで軽量の構造が提供されてもよい。レチクル「プッシャ」（例えば、レチクルの加速時に使用される）とは別に、マスク支持構造ＭＴ上のレチクルのナノメートルスケールでの位置決めを可能にする、「レチクルシフタ」に適用することができる。レチクルシフタは、例えばウェーハ（基板）ステージ誤差を補正することにより、スキャン中の位置決め誤差を低減してもよい。上で説明したアクチュエータシステムＡＳは更に、投影システムＰＳ内の光学素子などの光学素子の位置を制御するために使用されてもよい。光学素子は、ミラーまたはレンズを含み得る。
【００３７】
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用についての具体的な言及がなされ得るが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの、他の用途を有し得ることを理解すべきである。当業者であれば、そのような代替的な用途の文脈では、本明細書での「ウェーハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なされ得ることを認識するであろう。本明細書で言及される基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジツールおよび／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書における開示は、そのような基板プロセシングツールおよび他の基板プロセシングツールに適用されてもよい。更に、基板は、例えば、多層ＩＣを生成するために、２回以上処理され得るので、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層を既に含む基板を指すこともある。
【００３８】
光リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用についての具体的な言及が上記でなされたが、本発明が他の用途、例えばインプリントリソグラフィに使用され得ることと、文脈が許す限り、本発明が光リソグラフィに限定されないこととが認識されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィが基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層に押し込まれてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組み合わせを加えることによりレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後に、レジストから外されて、レジストにパターンを残す。
【００３９】
本発明の具体的な実施形態を上で説明してきたが、上で説明した以外の仕方で本発明が実施され得ることが認識されるであろう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械可読命令の１つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはかかるコンピュータプログラムが記憶されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクもしくは光ディスク）の形態をとってもよい。
【００４０】
上の説明は、限定的なものではなく例示的なものと意図されている。したがって、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に修正を加え得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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